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物探的特点,不确定性和多解性

(2012-11-13 10:35:03)
标签:

物探特点

物探多解性

不确定性

桔灯地球物理

杂谈

分类: 物探信息分享

物探的概念

物探是以物理原理为基础,勘查地下矿产﹑研究地质构造的一种方法和理论。通过研究地下的结构和性质,为地质找矿,油气藏开发,工程建设等提供依据。因此,它还有一个名字叫“地球物理”。物探是属于地质学的,是地质学的一个边缘科学。它是为地质而服务的。

 

根据利用的物理方法,物探又分为若干分类。如重力,磁法,电法等,在后面再一一介绍。他们多采用不同类型的发射装置,通过向大地发射一定的信号,再接收在大地内传播的信号,进而分析大地的结构。

生活中我们也有不少类似物探的例子,比如利用拍打西瓜听声音来判断西瓜的好坏程度等。只不过我们这里讲的物探,是使用专门的仪器来进行探测。

一般来说,多数物探方法和上面的例子一样,由发射装置,接收装置和处理软件组成。

l、发射装置类似于上例中拍打西瓜的手,它向地下发射一系列的特定信号。当然,有的物探方法没有发射装置,我们可以认为它们的发射是天然的,接收的是大自然本有的信号,如地球磁场,宇宙射线产生的电磁波等。

2、接收装置类似于上例中的耳朵,它负责听到声音。当然这是我们发射出来的声音,在西瓜内部传播,并且会由于西瓜的好坏而不同的声音。物探上的接收装置就类似这样的耳朵,它负责接收发射装置传入大地而产生的“回音”,这种回音会因为地下结构性质的不同而不同。

3、处理软件类似于上例中我们的大脑。它根据耳朵听到的声音来识别西瓜的好坏。物探处理软件也根据接收装置采集到的数据来分析地下的结构和性质

 

物探的特点

物探的前提是地下结构有某种物理性质上的差异,比如密度,电阻率,极化率或磁性差异。如果地下的地质差异很明显,却没有明显的物性差异,物探方法也不会有效果。物探工作的设计应该以地下结构的物性差异为前提,设计采用相应的有效的物探方法。

比如要探测金属类的地下目标,则会根据其磁性或电性差异,选择磁法或电法。而如果探测煤层,煤层与周边地层没有明显的磁性差异,所以磁法就很难凑效。假如地下没有物理性质的差异,比如想探测岩石的颜色,现有的物探方法也就很难做到了。

另外,物探是一种间接探测方法。物探设备并不直接反应地下的结构构造和性质,而是利用他们的差异用采集的数据间接的进行推测。类似于我们拍打西瓜时,听到的只是声音,根据声音再推测西瓜的好坏。而物探测量到的是各种场值的大小,推测的是地下结构的物理性质。

之所以说是推测,是因为物探具有很多不确定性和多解性。产生不确定性的因素大致有以下几种:

1.有限的采样:我们都知道,再小的区域都有无穷个点。而我们的物探工作不可能无限制,只能采用一定密度的采样,比如10米一个测点,20米,40米或者几百米,甚至上千米测量一个数据。这样的差距导致了我们无法得知详细的信息。

2.人文干扰:物探使用的是各种物理场,比如电场,磁场等。除了我们发射装置发出的信号外,各种人类活动也会产生,比如发电厂,建筑物,交通工具,电网传输线等,而我们很难从其中区分开。也就是说,我们采集到的数据是包含各种干扰源的。这对我们解释地下的物理性质会产生影响。

3.仪器精度和计算精度:人类所有的测量设备都是有误差的,这导致了我们无法精确的采集到野外的信号。野外工作的地形,各种地表障碍物的影响,也导致我们的测量无法完全精确。现有的计算机的数据表现形式,或多或少的也带有舍入误差。大量的计算会将这些误差进行积累。这一系列的精度最终会对我们的工作造成影响,我们只能尽可能的减小它们,而无法完全消除。

4.算法的近似:物探理论研究都是基于简单的均匀的单一的模型,而实际野外地质情况具有高度的复杂性。同时,理论研究过程中,也应用了多种近似和舍取。这种近似的研究结果,各种公式和计算方法,应用到复杂的野外情况时,会产生各种偏差。因此影响物探的不确定性。

 

产生多解性的原因大致有以下几种:

1. 等效性。指的是不同的地下结构,可能导致同样的地面数据反应。比如浅部的弱异常体和深部的强异常体,在某些情况下,会产生出相同的反应。这就好比我们闭上眼睛,很难区分近处的人小声说话,还是远处的人大声说话一样。对于这些物探情况,我们也很难区分。

2. 不同算法的差异。由于研究切入点不同,所使用的算法不同,各种算法的稳定性,对不同数据的适用性不相同,也会导致计算结果的差异。

3. 初始参数的不同。很多物探解释没有直接的计算方法,不得不使用迭代反演,此时,会依赖设置的初始参数。

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